Sprężarka

Danfoss.png
hhp-compressors-for-heating-danfoss.jpg

Sercem pompy ciepła jest sprężarka. Od jej doskonałości zależy sprawność, energooszczędność, moc, hałas, drgania, ale i cena pompy ciepła. W powietrznych pompach ciepła cechy te są niezwykle ważne, bo w nich sprężarki pracują w najbardziej niekorzystnych warunkach eksploatacjyjnych, które są w stanie długotrwale znosić wyłącznie najlepsze konstrukcje.

Niestety, tanie sprężarki są kiepskie, a dobre, drogie. Odpowiedź na pytanie, która sprężarka na rynku jest najlepsza, nie jest prosta. Ocena jakości sprężarki zależy od wielu czynników:

  • przeznaczenia sprężarki,

  • rodzaju konstrukcji części sprężającej,

  • dokładności wykonania,

  • użytych do jej produkcji materiałów,

  • rozwiązania systemu smarowania wału i głowicy,

  • dokładności wyważenia wału i głowicy,– doskonałości            systemu chłodzenia,

  • rodzaju zastosowanego systemu doładowania, jeśli takie
    w niej zastosowano,

  • rodzaju, sprawności i sposobu sterowania zastosowanego
    w niej silnika elektrycznego,

  • sposobu sterowania pompą ciepła i całym układem              grzewczym,

  • zestrojenia automatyki do konkretnych potrzeb układu            ogrzewania budynku.

Każdy poważny producent sprężarek wydaje miliony na badania i nie robi tego dla zabawy,
tylko żeby osiągnąć najlepsze możliwe wyniki.
Taki producent jawnie podaje, które sprężarki są przeznaczone dla ogrzewania pompami ciepła. Sprężarki dla ogrzewania mają w stosunku do sprężarek służących do chłodzenia inną (droższą) konstrukcję:

  • komór sprężania,

  • uszczelnień,

  • układów smarowania,

  • zaworów i systemów doładowania.

psh-r410a-scrolls-heating-optimized-danf

Podział sprężarek ze względu na budowę głowicy sprężającej gaz:

Sprężarki różnią się nie tylko przeznaczeniem. Na rynku dostępnych jest wiele konstrukcji głowic sprężających, ale nie wszystkie nadają się do produkcji powietrznych pomp ciepła. Sprężarki turbinowe, tłokowe, śrubowe, zębate i inne, jak na razie nie są produkowane do tych zastosowań, ale nie należy wykluczać powstania sprężarek takiego typu w przyszłości.

Zwykle do produkcji powietrznych pomp ciepła używane są sprężarki o następującej konstrukcji głowicy sprężającej:

  •  sprężarka rotacyjna,

  •  sprężarka podwójna rotacyjna,

  •  sprężarka rotacyjna typu swing,

  •  sprężarka spiralna - scroll.

Sprężarki Rotacyjne

z jednym wirującym tłokiem
ROTARY

z dwoma wirującymi tłokami
TWIN ROTARY

Sprężarki z jedną głowicą rotacyjną (tzw. Rotary) mają słabą szczelność i niski stopień sprężania, dlatego mają zastosowanie niemal wyłącznie w taniej klimatyzacji. Ich największa zaletą jest bardzo niska cena produkcji.

 

Sprężarki rotacyjne (Rotary) posiadają szereg charakterystycznych cech:

  • konstrukcja zakłada tarcie płytki uszczelniającej (Van)
    o cylinder (wirujący mimośrodowo walec),

  • tarcie płytki o walec powoduje małą trwałość konstrukcji - zwykle 5-10 lat,

  • słabe uszczelnienie tłoka, powoduje niskie stopnie sprężania,

  • można zwiększyć stopień sprężania zwiększając obroty cylindra, ale wysokie obroty powodują podskakiwanie uszczelnienia (Van) i spadek szczelności (sprawności),

  • żeby poprawić uszczelnienie, można zastosować mocniejszą sprężynę dociskającą płytkę Van,

  • mocniejsza sprężyna powoduje jednak większe tarcie, co zmniejsza trwałość,

  • niski stopień sprężania powoduje:

  • ograniczenie minimalnej temperatury parowania (min. temperatury zewnętrznej pracy),

  • ograniczenie maksymalnej temperatury skraplania (max. temperatury wody grzewczej),

  • małą sprawność i moc grzewczą sprężarki (COM, SCOP, kW),

  • szybki spadek mocy i sprawności ze spadkiem temperatury zewnętrznej,

  • szybki spadek mocy i sprawności ze wzrostem temperatury wody.

  • pojedynczy wirujący tłok powoduje:

  • bardzo duże drgania mechaniczne sprężarki,

  • bardzo silną pulsację gazów wylotowych,

  • bardzo duży hałas i konieczność zastosowania tłumika,

  • bardzo duże wibracje orurowania chłodniczego,

  • znacząco mniejszą trwałość - łamanie się wałów sprężarek w wyniku przeciążeń bocznych.

 

Zasadniczo sprężarki rotacyjne mają zastosowanie do najtańszej klimatyzacji, ale ich bardzo niska cena kusi także mniej ambitnych i stawiających głównie na niskie koszty producentów powietrznych pomp ciepła.

Sprężarki z dwoma głowicami rotacyjnymi na jednym wale (tzw. Twin Rotary), są bardzo podobne do sprężarek Rotary.
 
Posiadają one wiele podobnych do Rotary cech:

  • konstrukcja zakłada tarcie płytki uszczelniającej o cylinder

  • tarcie płytki o walec powoduje małą trwałość konstrukcji
    - zwykle 5-10 lat,

  • słabe uszczelnienie tłoka, powoduje niskie stopnie sprężania,

  • można zwiększyć stopień sprężania zwiększając obroty cylindra, ale wysokie obroty powodują podskakiwanie uszczelnienia (Van) i spadek szczelności (sprawności),

  • żeby poprawić uszczelnienie, można zastosować mocniejszą sprężynę dociskającą płytkę Van,

  • mocniejsza sprężyna powoduje jednak większe tarcie, co zmniejsza trwałość,

  • niski stopień sprężania powoduje:

  • ograniczenie minimalnej temperatury zewnętrznej,

  • ograniczenie maksymalnej temperatury wody grzewczej,

  • małą sprawność i moc grzewczą sprężarki,

  • szybki spadek mocy i sprawności ze spadkiem temperatury zewnętrznej,

  • szybki spadek mocy i sprawności ze wzrostem temperatury wody,

  • podwójny wirujący tłok powoduje:

  • drgania mechaniczne sprężarki,

  • pulsację gazów wylotowych,

  • hałas i konieczność zastosowania tłumika,

  • wibracje orurowania chłodniczego,

  • zastosowanie dwóch cylindrów:

  • zmniejszyło drgania,

  • zmniejszyło hałaśliwość konstrukcji,

  • zmniejszyło uderzenia gazu, ale nadal trzeba stosować tłumiki hałasu,

  • zmniejszyło wibracje orurowania chłodniczego,

  • zwiększyło trwałość - łamanie się wałów sprężarek jest
    w nich rzadsze.

 
Zasadniczo sprężarki Twin Rotary mają zastosowanie do nieco mocniejszych, ale najtańszych klimatyzacji, a ich niska cena i nieco poprawione niedoskonałości bardzo kuszą i co raz jakiś producent, stosuje je do produkcji pomp ciepła. Pozornie ich wyniki na papierze wyglądają bardzo obiecująco, ale trwałość i realna efektywność są gorsze od innych sprężarek. Dodatkowo, producenci podają wyniki COP tych sprężarek w wybranych przez siebie najbardziej korzystnych punktach pracy, aby ukryć ich prawdziwe wady.

Sprężarka to najdroższy element pompy ciepła. Jej trwałość i wydajność decydują o jakości całej pompy ciepła. Używamy wyłącznie specjalistycznych sprężarek dedykowanych do pomp ciepła HHP oraz PSH, których koperty pracy i wydajności są zoptymalizowane do produkcji ciepła nawet w największe mrozy. Każda z naszych pomp ciepła ma w pełni zautomatyzowany system sterowania, pozwalający na ciągłą pracę pompy ciepła w trybie chłodzenia.